JP3886427B2

JP3886427B2 - 電力系統単位のトータル保護方法及びそのトータル保護装置

Info

Publication number: JP3886427B2
Application number: JP2002223961A
Authority: JP
Inventors: 善則平田; 友祥佐藤
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2022-07-31
Also published as: JP2004064974A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気所間の送電線の状態及び変電所に設置された変圧器などの電気機器の状態を総合的に監視すると共に、その故障等の保護を行う電力系統単位のトータル保護方法及びこのトータル保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
火力、水力及び原子力等の発電所で発電した電気は、効率的に送電するために電圧を昇圧して送電線で変電所等の電気所に送り、そこで降圧し、送電線で更に他の変電所へ送電したり、送電線や配電線を通して需要家に送り届けられる。このように、変電所は、電圧の変成、即ち電力を経済的に輸送するために主として変圧と電力の集中、あるいは配分を主な目的として設けられたものである。この他に、変電所等の電気所は、電気の質を維持し、設備を保全するために、電圧調整、電力潮流制御、系統安定度の向上並びに送配電線及び変電所自身の保護、即ち関連設備の電気的あるいは機械的な保護を行っている。
【０００３】
このような変電所等の電気所の使命を果たすためには、必要な設備を具備することは勿論であるが、変電所等の運転保守が容易、確実、安全に実施される必要がある。このために、変電所等には、運転が容易に行えるように配電盤や制御卓等の監視制御装置を設けている。
【０００４】
また、保守においても設備上の配慮が種々施されている。即ち、変電所等における電力系統は、その大部分が自然環境にさらされているため、雷害、塩害、風水害等の自然現象の影響を受け、電気的故障に到ることがある。また、系統内部からの異常電圧や機器の不良も電気的故障の原因となる。これらの故障や未然防止と故障発生時の波及防止のために、種々の保護方法が実施されている。
【０００５】
図５は従来の変電所における保護方法を示す説明図である。ここで、変電所間を結ぶ実線は電線路であり、破線は情報伝送路である。
また、複数の配電用変電所５１（図示上、Ｂ、Ｃ，Ｄ，Ｅ変電所）と送電線でつながっている連系変電所５２（図示上、Ａ、Ｇ変電所）では、親側となる連系変電所５２は元より子側となる変電所５１の何れにも保護装置を設けていた。そこで、保護装置を設けて関連設備の電気的あるいは機械的な保護を行っていた。
【０００６】
図６は従来の配電用変電所における保護装置の構成例を示す説明図である。
各変電所５１及び連系変電所５２には、保護装置となる汎用リレー盤やＣｒリレー盤には、入力変換器５３、演算処理部５４、整定・表示部５５、スイッチ部５６、トリップＴＴ（遮断指令ロック端子），ＰＴＴ（電圧試験用端子）及びＣＴＴ（電流試験用端子）５７を備えたものである。事故が発生したときに、各配電用変電所５１で演算処理部５４によって事故の生じた送電線を選択し、各変電所５１を遮断していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の変電所の保護方法では、制御される子側となる配電用変電所５１とこれらを制御する親側となる連系変電所５２の何れにも演算機能（演算処理部５４等）が必要であった。また、親側となる連系変電所５２では、各回線の演算処理部５４をユニット単位でひとつの筐体に収納する方式であるために、設備面でのコストが増大するという問題を有していた。更に、演算処理部５４の不具合対応や保護装置の取替も個々に行う必要があり、その運用回線への影響と制約があった。
【０００８】
また、従来の保護方法では、一部を除きタイマーによる時限協調をとる必要があるために、遮断時間の短縮に限界があり、送電線に過電流が流れると、電力系統安定度の低下や瞬時電圧低下の影響が拡大する等という問題を有していた。
【０００９】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、各送電線を保護するうえで必要な情報を一箇所に集めて、共通の演算処理装置等によって一括保護することで、保護方法の一本化を図り、リモートメンテナンス機能による保守の省力化を図り、遮断時間の高速化と既存の送電線保護機能に加え、遠隔監視制御機能やリモートメンテナンス機能などの各種機能を統合することにより設備のスリム化を図ることができる電力系統単位のトータル保護方法及びこのトータル保護装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の保護方法によれば、発電所の電気が送電される変電所等の各電気所及び送電線に発生する事故等を監視し、その保護処置を行う電力系統単位のトータル保護方法であって、配電用変電所のような被制御局（１）となる複数の電気所の保護に必要な情報を、制御局（２）となる連系変電所に集中するように伝送するために、各被制御局（１）と制御局（２）との間に保護情報ネットワーク（４）を形成し、更に、前記制御局（２）と制御局（２）との間にも保護情報ネットワーク（５）を形成し、前記保護情報ネットワーク（５）に常時監視制御箇所（６）を接続して、遠隔監視制御又はリモートメンテナンス制御し、前記制御局（２）における共通の演算処理装置（３）により、該制御局（２）と被制御局（１）の間の送電線で発生する事故等を一括監視し、かつその送電線保護機能、母線保護機能等の「保護機能」、故障点標定機能又は事故記録機能等の「計測機能」、及び電圧予測制御機能又は調相設備制御機能等の「制御機能」に関する保護処置を一括で行う、とを特徴とする電力系統単位のトータル保護方法が提供される。
【００１２】
前記被制御局（１）から前記制御局（２）に対して、その保護処置に必要な情報を集中するように伝送し、前記制御局（２）の演算処理装置（３）により、事故の生じた被制御局（１）を選択し、前記制御局（２）からの信号により、事故の生じた前記被制御局（１）がその保護処置を行うトータル保護方法もある。
【００１３】
前記被制御局（１）と制御局（２）間の情報は、情報の発信元が判別できるように固有のＩＤ番号を付して伝送する、ことが好ましい。
【００１４】
上記構成の保護方法では、連系変電所から複数の送電線（配電用変電所）が引き出されている系統において，各送電線を保護するうえで必要な情報を制御局（２）の一箇所に集めて、共通の演算処理装置（３）等によって一括保護することができるので、保護方式の一本化やリモートメンテナンス機能による保守の省力化ができる。遮断時間の高速化が図れるので、送電線に過電流が流れることを短時間で阻止することができる。特に、制御局（２）と制御局（２）との間に形成した保護情報ネットワーク（５）に接続した常時監視制御箇所（６）により、遠隔監視制御機能で制御することができる。
【００１５】
本発明の保護装置によれば、発電所の電気が送電される変電所等の各電気所及び送電線に発生する事故等を監視し、その保護処置を行う電力系統単位のトータル保護装置であって、配電用変電所のような複数の被制御局（１）から、連系変電所のような複数の制御局（２）に保護に必要な情報を集中するように伝送するための保護情報ネットワーク（４）と、前記制御局（２）と制御局（２）との間に形成された保護情報ネットワーク（５）に接続された、遠隔監視制御機能又はリモートメンテナンス機能により制御する常時監視制御箇所（６）と、前記被制御局（１）において事故の生じた被制御局（１）又は送電線を選択するために前記制御局（２）に設けられた、ユニット単位でひとつの筐体に収納された演算処理装置（３）と、前記制御局（２）からの信号により、事故の生じた被制御局（１）又は送電線を処置するために該被制御局（１）に設けられた遮断装置等の保護装置と、を備えた、ことを特徴とする電力系統単位のトータル保護装置が提供される。
【００１６】
上記構成の保護装置では、被制御局（１）から保護機能に必要な情報を制御局（２）に伝送し、制御局（２）の演算処理装置によって事故送電線を選択し、制御局（２）からの信号により被制御局（１）を遮断するものであるために、各被制御局（１）における演算機能は省略することができる。特に、既存の送電線保護機能に加え、遠隔監視制御機能やリモートメンテナンス機能などの各種機能を有する時監視制御箇所（６）を統合することにより、設備のスリム化を図ることができる。
【００１７】
前記演算処理装置（３）は、ユニット単位でひとつの筐体に収納することにより、ハード面でのコストを低減することができる。
【００１８】
前記演算処理装置（３）は、その不具合対応や保護装置をユニット単位で交換しえるように構成したので、運用回線への影響・制約を最小限におさえることができる。
【００１９】
前記演算処理装置（３）は、装置故障時の保護信頼度を確保するために複数台設置することにより、装置故障時の保護信頼度を確保することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の電力系統単位のトータル保護方法及びそのトータル保護装置の第一の実施の形態を示す説明図である。ここで電気所とネットワーク間を結ぶ実線は情報伝送路であり、破線はシステム間バックアップ用の情報伝送路である。
第一の実施の形態は、配電用変電所のような被制御局１となる多数の電気所についてその保護に必要な情報を、複数の制御局２となる連系変電所に集中させるように構成したものである。即ち、被制御局１となる各電気所Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅについては、これらの電気所及び送電線を保護する際に必要な情報を、２ヵ所の制御局２となる連系変電所Ａに集中させたものである。また、被制御局１となる各電気所Ｆ，Ｇ，Ｈについては、これらの電気所及び送電線を保護する際に必要な情報を制御局２となる連系変電所Ｂに集中させ、各制御局２，２における共通の演算処理装置３により、多数の被制御局１，１・・で発生する事故等を一括監視し、かつその一括保護を行うものである。被制御局１の送電線の保護を代表端判別電流差動方式に一本化し、制御局２の演算処理装置(１:Ｎ形送電線保護)３により各回線を一括保護する。
【００２１】
各被制御局（電気所）１と制御局２の間に保護情報ネットワーク４を形成し、発電所の電気が送電される制御局２（連系変電所Ａ）及び各被制御局１（電気所Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）並びに送電線に発生する事故等を監視する。事故が発生したときは、その被制御局１の保護処置を行う。同様に、制御局２（連系変電所Ｂ）と各被制御局１（電気所Ｆ，Ｇ，Ｈ）との間に保護情報ネットワーク４を形成し、この保護情報ネットワーク４を介して送電線に発生する事故等を監視し、その保護処置を行う。なお、図示例では、制御局２が連系変電所ＡとＢの２グループの保護情報ネットワーク４を説明してあるが、保護する際に必要な情報を制御局２に集中させる構成であれば、保護情報ネットワーク４を更に複数形成することは可能である。
【００２２】
制御局２は、各被制御局１から、各電気所情報を保護情報ネットワーク４を介して受け取り、共通の演算処理装置３により一括保護を行う際に、各電気所間の保護回路を代表した演算処理装置３で保護する。このように、保護方式の一本化やリモートメンテナンス機能による保守の省力化を図り、過電流による事故が発生したときにはその遮断時間の高速化が図れるようになっている。被制御局１には情報収集端末７のみを設け、既存のディジタル形リレーによるバックアップ装置は設置しない。
【００２３】
図２は連系変電所と配電用変電所の配置を示す説明図である。ここで、変電所間又は変電所とネットワーク間を結ぶ実線は電線路であり、破線は情報伝送路である。
また、本発明のトータル保護方法は、図示するように各被制御局１（配電用変電所Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）と制御局２（連系変電所Ａ）との間に保護情報ネットワーク４を形成し、各被制御局１（配電用変電所Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）並びに送電線に発生する事故等を各配電用変電所Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの情報端末７から保護情報ネットワーク４へ送信するように構成することができる。即ち、各被制御局１（配電用変電所Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）並びに送電線において事故が発生したときは、保護情報ネットワーク４を介してその被制御局１の演算処理装置３を介して保護処置を行うようになっている。
【００２４】
図３は被制御局における情報端末の構成例を示す説明図である。
各被制御局１における情報端末７は、情報伝送部８、入力変換器９及びトリップロックＴＴやスイッチ類のハード部分１０のみを備えたものである。従来の各被制御局１のように演算処理部５４や整定・表示部５５等が各被制御局１に必要がない（図６参照）。そこで、被制御局１における情報端末７に関する設備を低減できる。
【００２５】
なお、演算処理装置３は、ハード面でのコストを低減するために、制御局２においてユニット単位でひとつの筐体に収納する。演算処理装置３は、その不具合対応や保護装置をユニット単位で交換しえるように構成すると、運用回線への影響・制約を最小限におさえることができる。更に、演算処理装置３は、装置故障時の保護信頼度を確保するために複数台設置することにより、装置故障時の保護信頼度を確保するようになっている。ユニット間は、インターフェイスを統一(固定化)することにより、設備の更新に際し、装置一式交換からユニット交換方式にしてコストを低減にする。
【００２６】
制御局２と制御局２との間にも保護情報ネットワーク５を形成し、これを介して情報伝送する。このようにすることで、制御局２の相互にシステム間バックアップを行うことができる。
【００２７】
更に、図１に示したように、制御局２（連系変電所Ａ）の保護情報ネットワーク４は、被制御局１（電気所Ｆ，Ｇ，Ｈ）から電気所情報を受け取ることにより、システム間バックアップを可能としている。同様に、制御局２（連系変電所Ｂ）の保護情報ネットワーク４は、被制御局１（電気所Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）から電気所情報を受け取ることにより、システム間バックアップを可能としている。
【００２８】
被制御局１と制御局２間の情報は、情報の発信元が判別できるように固有のＩＤ番号を付して伝送することが好ましい。また、時刻同期をとることにより、被制御局１と制御局２での情報取込の同期をとり保護機能の演算を行うことも可能である。
【００２９】
図４は本発明の電力系統単位のトータル保護方法及びこのトータル保護装置の第二の実施の形態を示す説明図である。
第二の実施の形態は、制御局２と制御局２との間に形成した保護情報ネットワーク５に常時監視制御箇所６に接続したものである。この保護情報ネットワーク５と常時監視制御箇所６とは遠隔監視制御機能又はリモートメンテナンス機能により制御するようになっている。更に、この保護情報ネットワーク５にＧＰＳにより時刻同期することができる。このように時刻同期をとる手段で各電気所での情報取込の同期をとり保護機能の演算を行うことができる。
【００３０】
本発明の電力系統単位のトータル保護方法及びそのトータル保護装置は、保護機能、計測機能又は制御機能等と統合することが可能である。ここで「保護機能」としては、送電線保護機能、母線保護機能、機器過負荷検出機能、周波数検出機能、系統安定化機能、脱調検出機能、再閉路機能、リモート整定機能又は遠隔保守／遠隔診断機能等がある。「計測機能」としては、故障点標定機能、事故記録機能又は変圧器過負荷監視機能等がある。更に、「制御機能」としては、電圧予測制御機能、調相設備制御機能又は遠隔監視制御機能等がある。各電気所における定常時及び事故発生時の交流電気量を変換する装置をハード面で共有化することができる。そこで、変換した情報を使って，電力会社として必要な各種機能を合理的に組み合わせたトータル保護方法を構築することが可能である。
【００３１】
なお、本発明は上述した発明の実施の形態に限定されず、電気所及び送電線を保護する上で必要な情報を一箇所に集めて、共通の演算処理装置等によって一括保護する方法であれば、上述した構成に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の電力系統単位のトータル保護方法は、被制御局の送電線保護を代表端判別電流差動方式に一本化し、制御局の演算処理装置(１:Ｎ形送電線保護)により各回線を一括保護する。また、保護方式の一本化やリモートメンテナンス機能による保守の省力化ができる。更に、遮断時間の高速化を図ることができる。
【００３３】
本発明の電力系統単位のトータル保護装置は、多数の被制御局は情報収集端末のみとし、既存のディジタル形リレーによるバックアップ装置を設置する必要がないので、被制御局の設備を削減できる。ユニット間インターフェイスを統一(固定化)することにより、設備の更新に対応させるために装置一式を交換する必要がなく、ユニット交換で完了できるので、設備コストの低減を図ることができる。
【００３４】
一方、既存の送電線保護機能に加え、遠隔監視制御機能やリモートメンテナンス機能などの各種機能を統合することにより、設備のスリム化を図ることができる、等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電力系統単位のトータル保護方法及びこのトータル保護装置の第一の実施の形態を示す説明図である。
【図２】連系変電所と配電用変電所の配置を示す説明図である。
【図３】被制御局における情報端末の構成例を示す説明図である。
【図４】第二の実施の形態を示す説明図である。
【図５】従来の変電所における保護方法を示す説明図である。
【図６】従来の配電用変電所における保護装置の構成例を示す説明図である。
【符号の説明】
１被制御局（電気所、配電用変電所）
２制御局（連系変電所）
３演算処理装置
４保護情報ネットワーク（制御局と被制御局）
５保護情報ネットワーク（制御局間同士）

Claims

発電所の電気が送電される変電所等の各電気所及び送電線に発生する事故等を監視し、その保護処置を行う電力系統単位のトータル保護方法であって、
配電用変電所のような被制御局（１）となる複数の電気所の保護に必要な情報を、制御局（２）となる連系変電所に集中するように伝送するために、各被制御局（１）と制御局（２）との間に保護情報ネットワーク（４）を形成し、
更に、前記制御局（２）と制御局（２）との間にも保護情報ネットワーク（５）を形成し、
前記保護情報ネットワーク（５）に常時監視制御箇所（６）を接続して、遠隔監視制御又はリモートメンテナンス制御し、
前記制御局（２）における共通の演算処理装置（３）により、該制御局（２）と被制御局（１）の間の送電線で発生する事故等を一括監視し、かつその送電線保護機能、母線保護機能等の「保護機能」、故障点標定機能又は事故記録機能等の「計測機能」、及び電圧予測制御機能又は調相設備制御機能等の「制御機能」に関する保護処置を一括で行う、
ことを特徴とする電力系統単位のトータル保護方法。
前記被制御局（１）から前記制御局（２）に対して、その保護処置に必要な情報を集中するように伝送し、
前記制御局（２）の演算処理装置（３）により、事故の生じた制御局（２）と被制御局（１）の間の送電線を選択し、
前記制御局（２）からの信号により、事故の生じた送電線に対して制御局（２）と前記被制御局（１）がその保護処置を行う、
ことを特徴とする請求項１の電力系統単位のトータル保護方法。
前記被制御局（１）と制御局（２）間の情報は、情報の発信元が判別できるように，固有のＩＤ番号を付して伝送する、ことを特徴とする請求項１の電力系統単位のトータル保護方法。
発電所の電気が送電される変電所等の各電気所及び送電線に発生する事故等を監視し、その保護処置を行う電力系統単位のトータル保護装置であって、
配電用変電所のような複数の被制御局（１）から、連系変電所のような制御局（２）に保護に必要な情報を集中するように伝送するための保護情報ネットワーク（４）と、
前記制御局（２）と制御局（２）との間に形成された保護情報ネットワーク（５）に接続された、遠隔監視制御機能又はリモートメンテナンス機能により制御する常時監視制御箇所（６）と、
前記被制御局（１）において事故の生じた被制御局（１）又は送電線を選択するために前記制御局（２）に設けられた、ユニット単位でひとつの筐体に収納された演算処理装置（３）と、
前記制御局（２）からの信号により、事故の生じた被制御局（１）又は送電線を処置するために該被制御局（１）に設けられた遮断装置等の保護装置と、
を備えた、ことを特徴とする電力系統単位のトータル保護装置。
前記演算処理装置（３）は、その不具合対応や保護装置をユニット単位で交換しえるように構成したものである、ことを特徴とする請求項４の電力系統単位のトータル保護装置。
前記演算処理装置（３）は、装置故障時の保護信頼度を確保するために複数台設置した、ことを特徴とする請求項４又は５の電力系統単位のトータル保護装置。